文章指出，過去探究外源氣體（如 NO）對土壤過程的影響，最大的阻礙是缺乏能同時精準控制背景氣體，并連續(xù)測量多組分微量氣體通量的實驗裝置。為此，研究團隊自主創(chuàng)新設計了一套高度自動化的12 氣室土壤微生態(tài)模擬系統(tǒng)。還原真實土壤微環(huán)境的基礎上，實現(xiàn)了大批量、多變量的高通量對照實驗。

為了避免氣體在密閉空間內(nèi)積聚從而干擾自然的生化反應，研究采用了動態(tài)氣室法，為保持氣室內(nèi)空氣流通，系統(tǒng)需要持續(xù)通入較高流速的空氣，這不可避免地會將土壤本身微弱的氣體排放大幅稀釋。在一個包含 12 個氣室的自動化系統(tǒng)中，要在高頻切換的短時間內(nèi)，精準捕捉被稀釋到亞 ppb 級別的極微小濃度變化，極其考驗氣體分析的靈敏度和響應速度。

依托這套創(chuàng)新的微生態(tài)模擬系統(tǒng)設計，結合布魯克氣體分析儀MGA提供的高頻精準數(shù)據(jù)流，研究團隊成功量化了不同環(huán)境因素對土壤氮素代謝機制的影響：

水分顯著改變排放特征 ：濕度從 30% 升至 50% 時，CO?、N?O 和 CH? 的累積通量大幅增加，而 NO 和 NO? 通量下降。高濕度促成了土壤的厭氧微環(huán)境，使 N?O 與 NO 的排放比例從 0.2:1 躍升至 2.5:1。

外源 NO 的雙向調(diào)節(jié)作用

• 適量濃度（200 ppbv）：NO 充當信號分子，促進異養(yǎng)微生物對肥料氮的同化吸收。

• 較高濃度（400 ppbv）：表現(xiàn)出抑制作用，阻礙吸收的同時使 N?O 排放量降低約 33%。

面對嚴苛的實驗需求，布魯克高精度多氣體分析儀MGA展現(xiàn)了其在多組分氣體高精度測量優(yōu)勢：

• 九組分氣體同步觀測：能夠以10Hz的時間分辨率，連續(xù)且同時測量NO、NO?、N?O、NH?、CO?、CO、CH? 、O3和 H?O。無需串聯(lián)多臺儀器，即可獲取完整的碳氮循環(huán)數(shù)據(jù)流

• 極速響應，捕捉瞬態(tài)脈沖：面對12 個氣室的高頻切換，系統(tǒng)展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定速度，成功捕捉到了土壤重新潤濕后轉(zhuǎn)瞬即逝的呼吸脈沖。

• 克服稀釋效應，實現(xiàn)極低檢測限：測量精度可達ppb/ppt級，在動態(tài)氣室的高流速沖刷下，能夠提供 NO、NO?、N?O 和 CH?  小于 0.5 µg N/C m?2 h?1 的極低通量檢測限，確保了微弱排放信號的準確量化。

參考文獻：